3D打印技术对产品设计的影响

刘一芳

【摘 要】随着时代的进步和社会经济的发展，特别是科学技术的不断革新，如今出现了3D打印技术，它在较大程度上变革到了未来的制造业，在设计产品结构和造型的过程中，传统制造工艺不会对其产生约束作用；借助于3D打印技术，独立设计师也可以更加方便的设计。本文简要分析了3D打印技术对产品设计的影响，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】3D打印技术；产品设计；影响

3D打印技术的全称是增材制造技术，有相关专家是这样定义增材制造技术的，借助于3D模型数据，利用逐层叠加的方式来生产物品。通常是利用电脑来逐层叠加材料，然后用立体实物来取代计算机上的三维模型，这种个性化制造模式和大批量制造模式存在着较大的差异。3D打印将设备的小型化、智能化、个人化特征给充分体现了出来，在较大程度上提高了打印材料、精度和速度等方面。

一、3D打印技术对产品设计理念的影响

在过去的产品设计中，考虑的是大批量生产，在设计过程中无法体现消费者的差异性，为了提升生产的规模，统一了消费者的需求，忽视了个性需求。我们以鞋的尺码为例，鞋子的尺码和型号是有限的，但是消费者的脚型和运动习惯是千变万化的，而借助于3D打印技术，在产品设计的过程中，就可以充分依据消费者的个人脚型和运动习惯来设计。借助于3D打印技术，可以促使产品的量身定做得到实现，将以人为本的理念给充分体现出来。

二、3D打印技术对产品细节设计的影响

3D打印技术的出现，实现了大批量制造模式向个性化制造模式所过渡，它具有一系列的优势，如成本较低、效率较高，可以制造一些复杂结构等等。将3D打印技术应用到产品设计，和以往减式生产方式相比，可以较大程度的创新产品造型和结构。

一是产品造型：随着时代的进步和科学技术的革新，可以有效的更新工业设计师的设计造型观；如今开始大力广泛应用3D打印技术，设计师可以按照自己的想象来生成产品，不管产品有着多么复杂的外观，都可以借助于3D打印机来生成。设计师可以在产品形态创意和功能创新方面集中注意力，产品造型设计的多元化趋势将会更加明显，在各项要素中，美学属性要素将会占到更大的比例，开始流行产品造型艺术化表现方式，那么消费者也会改变产品造型的审美观。

二是产品结构：借助于3D打印技术，可以生产复杂的产品，并且也会逐渐实现产品结构设计的一体化。因为如今生产工艺技术水平不高，在产品生产过程中，通常需要组装若干个部件，这种组装结构，会很容易有故障出现，并且产品的体积以及复杂程度变大变高了，同时，还会有大量的材料和能源浪费于生产和装配过程中。3D打印技术则促使结构一体化得到结构变得更加简单，借助于一些辅助性材料，可以促使某些特殊铰接结构一次成型，组装工序得到省略，这样生产效率就可以得到显著提升，并且产品的结构强度和可靠性也得到了提升。

三、3D打印技术对产品设计流程的影响

一是良好的设计交流媒介：如今，人们开始日趋重视产品设计流程的平行化，对产品设计开发流程等进行改进，并且将产品生命周期各个阶段的因素给充分纳入考虑范围，在设计的早期阶段就需要解决后续环节可能会出现的问题，这样设计反复就可以得到减少，产品设计开发时间也可以得到缩短。在产品并行设计条件下，可以在同时进行产品开发过程中的各个环节和要素，实现了协同运行。在产品并行设计的过程中，要想推进设计进程，非常重要的一个手段就是设计团队之间能够互相交流和沟通。只有具备了高效的设计交流，方可以更好的开发设计产品。在产品概念设计阶段，在设计和讨论方案的事后，往往将抽象的2D平面图纸给应用过来，将其作为可视化媒介。相较于平面媒介，手工制造的概念草模具有较强的直观性，但是相较于设计预期，还有较大差异存在于精度、质感和触感等方面，这样就会对设计团队之间的交流产生较大的限制作用。针对这种情况，就可以应用3D打印技术，在设计讨论中，可以引入较为精准的概念模型，这样这些概念模型就可以被设计团队中的每一个成员，甚至是产品用户都可以对其触摸和了解，对这些概念模型进行对比，从各个角度进行分析，如结构、外形、功能等。3D打印制造的概念模型可以将产品概念存在的问题和不足给反映出来，然后对设计进行修改，对这个设计迭代过程进行重复，就可以得到完善的产品概念。

二是快速产品原型：借助于3D打印技术，可以有效缩短产品设计开发周期，就可以尽快向市场投入产品。通过相关的调查和实践我们可以得知，有大于五分之一的被调查产品都需要花费较多的时间在原型制造上，无法有效的缩短上市时间。在原型测试阶段内，设计团队将产品原型利用起来，测试产品的性能，进行科学的评价，以便将设计缺陷给反馈出来，这样产品开发风险就可以得到有效的规避。实践研究表明，应用3D打印技术，可以促使产品原型的制作时间得到缩短，现在可能需要几个小时的时间，过去则需要几个星期甚至是几个月。另外，借助于企业内部的打印设备，就可以制作原型，甚至小批量生产也可以实现，相较于过去外包，不会泄露知识产权。

四、3D打印技术对设计产业的影响

在未来一段时期内，将会崛起一大批优秀的独立设计师和品牌，因为过去固有减式生产方式会在较大程度上制约到传统的产品设计模式，产品设计通常由专业设计师来主导，他们密切关注着制造商的利益。而3D技术的广泛应用和日趋成熟，独立设计师就不需要过度依赖传统加工业。过去设计师要将自己的想法变为实际产品，需要通过制造商这个环节，支付一大笔的费用，并且因为无法畅通地交流，还可能会影响到产品质量，这样就无法在创作方面投入足够的精力和时间。并且，小批量产品借助于大批量生产方式来生产，商品就会有较高的价格，对于产品和品牌的推广，造成了较大的制约。借助于3D打印技术，设计师可以对作品自行设计和制作，在销售方面，则可以采用传统的渠道或者网络平台来进行。设计师在生产过程中，完全依据订单，零库存得到实现，商业风险可以得到有效的规避。另外，因为3D打印技术的成熟，还将会有新的社会化设计模式出现，也就是设计众包。

五、结语

通过上文的叙述分析我们可以得知，随着科学技术的不断革新，如今3D打印技术日趋成熟，并且获得了普遍的应用，3D打印技术的出现，对产品设计带来了较大程度的影响，对现代制造业模式产生了根本性的改变。在未来一段时期内，设计师的想象力和创造力将会获得更大程度的发展，因为不会受到产品加工工艺技术的限制。（作者单位：广西机电职业技术学院）

参考文献：

①李涤尘.增材制造：实现宏微结构一体化制造[J].机械工程学报.2013，49（6）：123～125

②乔益民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].包装工程.2012，33（22）：99～101

③王雪瑩.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业.2012，2（26）：44～46

④刘星.工业设计在三维打印时代面临的发展变化[J].包装工程.2011，32（12）：201～204

⑤潘萍，杨随先.产品形态创新设计及其评价体系研究现状与趋势[J].机械设计.2012，29（1）：144～146